C4烃资源相对丰富,其中丁烯是很好的催化裂解制丙烯的原料。进行丁烯裂解的动力学研究对于工业生产过程至关重要,它是工业过程设计、放大以及优化模拟的前提。　　 准确的动力学数据的获取对动力学研究十分关键。由于全混流反应器内没有温度梯度和浓度梯度,因此它是研究气固相反应动力学的理想工具。本实验室开发的伞混流反应器可以利用反应器本身的锥形特征以及反应器底部的4股高速气流的切线进料最大程度地实现原料气以及催化剂的返混。本论文利用质谱仪结合退卷积积分对反应器内的停留时间分布进行了研究,并根据流体流动的停留时间分布理论,得出了一定流量范围内的无因次方差σθ2均接近于1的结论,证明了反应器内的流动形式为全混流。　　 在前人的研究基础上,本论文对丁烯裂解的反应机理进行了推导和验证。结果证明,丁烯的催化裂解主要遵循二聚-裂解反应路径,即两分子的丁烯首先二聚生成C8中间物种,然后C8中间物种进一步裂解生成戊烯和丙烯。此外,温度和空速对反应性能的影响也可以为二聚-裂解机理提供有力的证据。通过实验结果可以知道,温度和空速的变化不仅可以影响原料转化率,而且对产物分布也有一定的影响。　　 在500-575℃、常压以及消除内外扩散影响的条件下,本论文以异丁烯为模型化合物,对ZSM-5分子筛上丁烯裂解的反应动力学特性进行了实验研究,建立了消失动力学模型。结果表明,丁烯裂解的总包反应级数在1-2之间变化,并且呈现出随着温度的升高而变大和随空速的增加而减小的变化趋势。此外,根据二聚-裂解机理建立了丁烯催化裂解机理动力学模型,根据实验数据对每个基元步骤的动力学参数进行了求解,并对机理动力学模型进行了结果检验。通过丙烯收率的实验值与预测值的高度一致性可知该动力学模型能够很好地模拟丁烯催化裂解以及丙烯生成的主要反应路径。